等速运动的概念由Hislop和Perrine于20世纪60年代后期首先提出。70年代初美国Cybex公司制造出第一台等速肌力训练仪器,目前常用的等速仪器包括Cybex、kin-com、Biodex和Lido等。
Cybex多关节等速肌肉训练和测试仪
kin-com、Biodex等速肌力训练测试仪
现在的等速仪器, 在测试上可提供详细的测试指标和力矩曲线;在肌肉训练方面可进行等速向心、等速离心、等长、等张、持续被动运动等不同训练模式进行肌肉训练。
我国目前主要将等速训练仪应用于运动员的肌肉功能评价和运动创伤后的肌力训练。近几年国内一些综合性医院也购进等速仪器,应用于各种运动创伤的运动员和患者肌肉功能评定和康复治疗。
一、概述
等速运动又称为可调节抗阻运动或恒定角速度运动,是指运动中运动速度恒定而阻力可变的状态。
其类型特点为在进行等速运动时, 肌纤维的长度缩短或被拉伸, 引起明显的关节活动, 是一种动力性收缩, 类似于等张收缩。
但等速仪器所提供的是一种顺应性阻力, 阻力大小随张力大小而变化, 类似等长收缩。因此等速肌肉收缩兼有等张收缩和等长收缩的特点, 是一种特殊肌肉收缩形式。
等速运动的速度会在等速仪器上预先设定,在运动过程中,等速仪器的感应系统感知受试者的肌张力的变化,受试者肌张力增高或降低,则等速仪器的力矩输出相应地增高或降低,使肢体不能产生运动的加速度(运动开始和结束的瞬时加速度和减速度除外)。
等速运动的绝对禁忌症:
失稳;
骨折;
严重骨质疏松;
骨关节恶性肿瘤;
急性拉伤、扭伤;
关节活动度严重受限;
严重疼痛;
手术后急性期和早期;
软组织瘢痕挛缩。
相对禁忌症则:
疼痛;
ROM受限;
渗出;
滑膜炎;
亚急性、慢性拉伤。
针对等长、等张、等速肌力测试的特点,我们以表格的形式进行说明,帮助大家更好地梳理三者的异同:
等长、等张、等速肌力训练的优缺点,同样通过表格来进行阐述和汇总:
二、等速测试方案
我们通常通过以下两个指标来确定等速测试的方案:
1.测试速度
等速肌肉测试最主要的是设定测试中的运动速度(又称角速度),单位:度/秒(°/s)。
为了了解肌肉神经不同性能,通常可选择几种不同运动速度测试:
慢速测试:常用速度为60(°/s)或30(°/s),主要用于最大肌力的测试;
快速测试:主要用于肌肉功率及耐力的测试,常用速度为180(°/s)(患者多用),240(°/s)或300(°/s)(运动员多用)。
2.测试次数
对于慢速或中速运动(90°/s或120°/s),常设定3-5次重复运动,主要用于判断最大肌力和分析力矩曲线的形态。
快速运动常用于肌肉耐力测试,一般重复运动15-25次,可观察到肌肉疲劳程度和衰竭曲线。
两种运动速度测试之间需间歇1min,以使肌肉收缩后有短暂休息。
评价等速测试肌肉功能的主要指标有:
峰力矩(PT):指肌肉收缩产生的最大力矩输出,即力矩曲线上最高点处的力矩值;
拮抗肌与主动肌峰力矩比值(H/Q):H/Q是评价拮抗肌群肌力平衡的重要指标,对判断关节稳定性有重要意义;
左右两侧差异比值:反应身体两侧肌力平衡的重要指标;
峰力矩角度(AOPT)出现峰力矩的角度值;
力矩加速能(TAE)可代表肌肉收缩的爆发力;
其他指标:耐力比(ER),峰力矩体重比(PT/BW),平均功率(AP),总功(STW),单次最大做功(TW)等。
我们会把通过等速仪器记录关节运动中任何一点的肌肉输出的力矩值,形成的关节角度和力矩值对应坐标曲线称为力矩曲线(如下图)。
通过分析力矩曲线可以得出关节在活动范围内力矩的变化趋势,从而发现痛点,肌力下降、无力的角度,并根据其他等速测试的评价指标,从而对患者进行辅助检查诊断等。
三、等速仪器应用
1.在运动医学中的应用
①我们会运用等速测试对运动员进行专项运动能力中肌肉力量和耐力的评价,等速测试能比等长、等张测试更加准确的测试出运动员的肌力、肌肉耐力。
②同时我们也可对多种运动系统伤病进行评价:
通过肌力测试可获得较为准确的肌肉功能评价的定量指标;
通过力矩曲线的分析,有助于判断肌肉关节病变的可能部位,对设计合理的、有针对性的康复训练方案有指导意义。
③运动过程中常伴发运动创伤,通过应用等速技术对各种运动创伤的发生进行相关性研究,可探索一套预防运动创伤发生的基本方法:
比如H/Q 值:虽然关节拮抗肌/主动肌的适宜比率尚有争议,测试时H/Q比率在65%左右被认为是最正常、最安全的;
且一般人群两侧肌力的差异不明显,如果两侧肌力差异增大,则认为该关节有易受损伤的倾向。
目前将两侧肌力差异分为三个等级,差异小于10%为正常,10%到20%为可疑,大于20%可能不正常;运动创伤后,损伤肢肌力至少要达到健侧肢的80%到90%才适于重返运动场。
④我们也可以利用等速提高运动员肌力,研究表明等速肌力训练对各种项目的成绩均有一定提高,其中肌力提高方面:慢速等速肌力训练效果>快速等速肌力训练>等长、等张肌力训练。
2.在康复医学中的应用
①我们可以运用等速测试以及肌力训练进行辅助检查,以膝关节病理改变力矩曲线分析为例:
正常膝关节力矩曲线形态特征:峰力矩出现角度应出现在开始收缩的前1/3区域,否则说明肌收缩开始时存在用力不足或困难。
一般而言,大多数力矩曲线坡度应该是直形或凸形,若是凹形,说明用力困难;而异常膝关节等速肌力测试力矩曲线形态特征则是力矩曲线呈现不规则或畸形,有些特殊畸形反应相关的膝关节病变
而不同种类的膝关节损伤往往也伴有一些特定的曲线特征:
Ⅰ.半月板损伤:
曲线特征:伸肌力矩曲线初始可以正常,但在曲线中部可有双峰或明显“W”型异样波峰, 并且患者PT值较健侧降低;
病理机制:由于半月板在伸膝时由于疼痛及损伤半月板受异常负荷压迫或反射抑制作用所致。
Ⅱ.ACL损伤:
曲线特征:主要表现在伸膝力矩曲线上,当伸膝时,力矩曲线中部出现一段平台样的异常曲线。
病理机制:由于前交叉韧带损伤,使伸膝时膝前部及两侧不稳定,而出现曲线中间平台样改变,屈肌力矩曲线正常。
Ⅲ.膝关节骨性关节炎:
曲线特征:伸肌力矩曲线初始正常, 当达到某一角度时曲线突然下降, 通过该角度后曲线又上升, 形成一双峰样改变, 屈肌力矩曲线可以正常。
病理机制:主要原因是疼痛抑制。由于关节表面病理性改变, 当伸膝达到该病变部位时, 较大压力传递至受神经支配的软骨下骨, 引起疼痛而致肌力下降, 通过该部位肌力又上升。
Ⅳ.髌骨软化症:
曲线特征:力矩下降;在关节活动范围中段(MROM)出现平台;力矩曲线不规则(平台部位出现波纹)。
病理机制:主要是无神经分布的关节软骨受到损害,更多压力传导到有神经支配软骨下骨所致。疼痛抑制作用导致不规则曲线;其次是关节软骨损害及不规则的关节面。
Ⅴ.膝髌股关节半脱位:
曲线特征:双驼峰曲线;第1峰总是高于第2峰;
病理机制:等速测试开始时膝处于屈位。髌骨牢固位于股骨沟,随膝伸展在30-0度的ROM内。
若存在髌半脱位,则出现不规则力矩曲线;髌半脱位因素是因为股中间肌(VMO)发育异常、VMO 衰弱、膝外侧支持带紧张、膝外翻、Q角增大、股外侧肌(VL)肥厚、股骨沟外侧发育异常、髌骨发育异常、过渡代偿旋转及股前倾等。
辅助检查的局限性:
当然尽管力矩曲线能为病变的判断提供极有价值的信息,但膝关节病变的不同与不同的曲线形态之间并非绝对的一对一关系,即力矩曲线的异常存在非特异性。
仅作为肌肉关节病变的辅助诊断,并不能确切诊断,因此临床应用还是具有局限性,我们用等速测试更多的也是对临床诊断进行辅助和参考。
②我们也把等速测试及训练运用到手术前后的运动功能恢复评估中:因为手术前后对肌肉力量和耐力进行等速仪器的测试可以准确客观的记录出手术前后以及康复前后肌肉能力的变化值,进而评估手术和康复的效果。
③等速技术用于伤后肌肉功能恢复训练更是有着非常明显的优势:肌肉收缩时,它能提供可变的阻力而保证整个关节活动中每一角度都能承受相应的最大阻力,产生最大张力,使肌肉训练具有高效性和安全性。
对一些肌力较弱、无法对抗阻力者可先在CPM状态下进行功能训练,逐渐过渡到抗阻训练,这对患者的早期康复,尤其是术后的功能训练更为有意义。
编者小结:相信随着科学技术和训练水平的进一步提升,我们对于等速技术的运用会做的越来越好,逐步涉及到生活的方方面面。
参考文献:
等速肌力测试和训练技术在膝关节伤病中的应用[A]常颖(阜阳师范学院体育系,安徽阜阳236041)
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应用等速肌力测试评价膝前交叉韧带断裂重建术后康复的效果[J]刘晓鹏 安华于长隆北京大学第三医院运动医学研究所(北京100083)中国运动医学杂志2008年5月第27卷第3期Chin J Sports Med,May 2008,Vol.27,No .3
等速肌力测试和训练技术在运动医学中的应用[J] 吴毅 占飞 复旦大学附属华山医院康复医学科(上海200040)中国运动医学杂志2印2年1月第21卷第1期Chin J Sports Med,January2012,Vol.21,No.1
等速肌力测试训练仪[J]纪树荣 杨今妹 中国康复研究中心北京博爱医院-引进国外医院技术与设备 第三卷第二期1997.6
等速技术在运动创伤康复中的应用[D] 徐宜德 王聪 浙江临安体育学院 311300;华中师范大学体育学院430079
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